Gießen ist eine der frühesten Methoden der Metallverformung, die der Mensch kennt. Dabei handelt es sich im Allgemeinen darum, geschmolzenes Metall in eine feuerfeste Form mit einem Hohlraum der herzustellenden Form zu gießen und es erstarren zu lassen. Nach dem Erstarren wird der gewünschte Metallgegenstand aus der feuerfesten Form entnommen, indem die Form entweder zerbrochen oder auseinandergenommen wird. Den erstarrten Gegenstand nennt man Guss. Dieser Vorgang wird auch Gründung genannt
1. Geschichte des Gießprozesses
Das Gießverfahren wurde vermutlich um ca. 3500 v. Chr. in Mesopotamien entdeckt. In vielen Teilen der Welt wurden zu dieser Zeit Kupferäxte und andere flache Gegenstände in offenen Formen aus Stein oder gebranntem Ton hergestellt. Diese Formen bestanden im Wesentlichen aus einem Stück. Aber in späteren Zeiten, als runde Gegenstände hergestellt werden mussten, wurden solche Formen in zwei oder mehr Teile geteilt, um die Entnahme der runden Gegenstände zu erleichtern. Die Bronzezeit (ca. 2000 v. Chr.) brachte weitaus mehr Verfeinerung in den Gussprozess. Möglicherweise wurde zum ersten Mal ein Kern zur Herstellung von Hohltaschen in den Gegenständen erfunden. Diese Kerne wurden aus gebranntem Ton hergestellt.
Auch das Cire Perdue- oder Wachsausschmelzverfahren wurde häufig zur Herstellung von Ornamenten und feinen Arbeiten eingesetzt.
Die Gusstechnik wurde ab etwa 1500 v. Chr. von den Chinesen stark verbessert. Davor gibt es keine Hinweise auf Casting-Aktivitäten in China. Offenbar waren sie mit dem Cire-Perdue-Verfahren nicht besonders vertraut und nutzten es auch nicht ausgiebig, sondern spezialisierten sich stattdessen auf mehrteilige Formen zur Herstellung äußerst komplizierter Arbeiten. Sie investierten viel Zeit in die Perfektionierung der Gussform bis ins letzte Detail, so dass kaum Nacharbeiten am Guss aus den Gussformen erforderlich waren. Wahrscheinlich stellten sie Stückformen mit sorgfältig zusammengefügten Teilen her, deren Anzahl dreißig oder mehr betrug. Tatsächlich wurden bei archäologischen Ausgrabungen in verschiedenen Teilen Chinas viele solcher Formen entdeckt.
Die Indus-Tal-Zivilisation ist auch für die weit verbreitete Verwendung von Kupfer- und Bronzeguss für Schmuck, Waffen, Werkzeuge und Utensilien bekannt. Aber es gab keine großen Verbesserungen in der Technologie. Anhand der verschiedenen Objekte und Figuren, die an den Stätten im Indus-Tal ausgegraben wurden, scheinen sie mit allen bekannten Gussmethoden wie der offenen Form, der Stückform und dem Cire-Perdue-Verfahren vertraut gewesen zu sein
Obwohl Indien die Erfindung des Tiegelstahls zu verdanken hat, gab es in Indien nicht viel von der Eisengießerei. Es gibt Hinweise darauf, dass die Eisengießerei um 1000 v. Chr. in Syrien und Persien begann. Es scheint, dass die Eisengusstechnologie in Indien seit der Invasion Alexanders des Großen, etwa 300 v. Chr., im Einsatz war.
Die berühmte Eisensäule, die sich heute in der Nähe des Qutb-Minar in Delhi befindet, ist ein Beispiel für die metallurgischen Fähigkeiten der alten Inder. Es ist 7,2 m lang und besteht aus reinem Temperguss. Es wird angenommen, dass es sich um die Zeit von Chandragupta II. (375-413 n. Chr.) aus der Gupta-Dynastie handelt. Die Rostrate dieser Säule, die draußen im Freien steht, ist praktisch Null und selbst der vergrabene Teil rostet extrem langsam. Dies muss zuerst gegossen und dann in die endgültige Form gehämmert worden sein.
2. Vorteile und Einschränkungen
Aufgrund seiner vielen Vorteile wird das Gießverfahren häufig in der Fertigung eingesetzt. Geschmolzenes Material fließt in jeden kleinen Abschnitt im Formhohlraum und so kann mit dem Gussverfahren jede komplizierte Form- – innen oder außen – hergestellt werden. Es ist möglich, praktisch jedes Material zu gießen, egal ob Eisen oder Nichteisen. Darüber hinaus sind die zum Gießen von Formen erforderlichen Werkzeuge sehr einfach und kostengünstig. Daher ist es für die Probeproduktion oder die Produktion einer kleinen Menge eine ideale Methode. Beim Gussverfahren ist es möglich, die Materialmenge genau dort zu platzieren, wo sie benötigt wird. Dadurch kann eine Gewichtsreduzierung im Design erreicht werden. Gussteile werden im Allgemeinen von allen Seiten gleichmäßig gekühlt und daher ist zu erwarten, dass sie keine Richtungseigenschaften aufweisen. Es gibt bestimmte Metalle und Legierungen, die aus metallurgischen Gründen nur durch Gießen und nicht durch andere Verfahren wie Schmieden verarbeitet werden können. Es können Gussteile jeder Größe und jedes Gewichts, sogar bis zu 200 Tonnen, hergestellt werden.
Die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte, die mit einem normalen Sandgussverfahren erzielt werden, reichen jedoch in vielen Fällen für die endgültige Anwendung nicht aus. Um diese Fälle zu berücksichtigen, wurden einige spezielle Gießverfahren wie das Druckgießen entwickelt, deren Einzelheiten in späteren Kapiteln beschrieben werden. Außerdem ist der Sandgussprozess bis zu einem gewissen Grad arbeitsintensiv und daher zielen viele Verbesserungen darauf ab, wie etwa maschinelles Formen und die Mechanisierung der Gießerei. Bei einigen Materialien ist es oft schwierig, Fehler zu beseitigen, die durch die in Sandgussteilen vorhandene Feuchtigkeit entstehen
3. Casting-Bedingungen
In den folgenden Kapiteln werden die Einzelheiten des Sandgusses erläutert, der den grundlegenden Prozess des Gießens darstellt. Bevor wir auf die Einzelheiten des Prozesses eingehen, wäre es sinnvoll, eine Reihe von Casting-Vokabularwörtern zu definieren.
Flasche -Ein Formbehälter ist ein Behälter, der die Sandform intakt hält. Abhängig von der Position des Kolbens in der Formstruktur wird er mit verschiedenen Namen wie „Drag“, „Cope“ und „Wange“ bezeichnet. Es besteht aus Holz für temporäre Zwecke oder allgemeiner aus Metall für den langfristigen Einsatz.
Ziehen Sie -Unterer Formkasten
Bewältige -Oberer Formbehälter
Wange -Zwischenformkolben, der beim drei{0}}teiligen Formen verwendet wird.
Muster -Das Muster ist eine Nachbildung des endgültigen Objekts, das mit einigen Änderungen hergestellt werden soll. Mit Hilfe des Musters wird der Formhohlraum hergestellt.
Trennlinie -Dies ist die Trennlinie zwischen den beiden Formkästen, aus denen die Sandform besteht. Beim geteilten Muster ist es auch die Trennlinie zwischen den beiden Hälften des Musters
Bodenbrett- Hierbei handelt es sich um ein normalerweise aus Holz gefertigtes Brett, das zu Beginn des Formenbaus verwendet wird. Das Muster wird zunächst auf dem Bodenbrett festgehalten, Sand darauf gestreut und dann in der Schleppe gerammt
Sand gegenüber- Die kleine Menge kohlenstoffhaltigen Materials, das auf die Innenfläche des Formhohlraums gestreut wird, um den Gussteilen eine bessere Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen
Formsand -Dabei handelt es sich um frisch zubereitetes feuerfestes Material, das zur Herstellung des Formhohlraums verwendet wird. Es handelt sich um eine Mischung aus Quarzton und Feuchtigkeit in geeigneten Anteilen, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, und umgibt das Muster bei der Herstellung der Form.
Untergrundsand -Es ist das, was den größten Teil des feuerfesten Materials in der Form ausmacht. Dieser besteht aus gebrauchtem und verbranntem Sand.
Kern -Es wird zur Herstellung von Hohlräumen in Gussteilen verwendet.
Gießbecken -Ein kleiner trichterförmiger Hohlraum oben in der Form, in den das geschmolzene Metall gegossen wird.
Spur - TDer Durchgang, durch den das geschmolzene Metall aus dem Gießbecken in den Formhohlraum gelangt. In vielen Fällen steuert es den Metallfluss in die Form.
Läufer -Die Durchgänge in der Trennebene, durch die der Fluss des geschmolzenen Metalls reguliert wird, bevor es den Formhohlraum erreicht.
Tor -Der eigentliche Eintrittspunkt, durch den geschmolzenes Metall in den Formhohlraum gelangt.
Rosenkranz -Chaplets werden verwendet, um Kerne im Formhohlraum zu stützen, um ihr Eigengewicht zu tragen und die metallostatischen Kräfte zu überwinden.
Chill -Kühlkörper sind metallische Gegenstände, die in die Form gelegt werden, um die Abkühlgeschwindigkeit der Gussteile zu erhöhen und so eine gleichmäßige oder gewünschte Abkühlgeschwindigkeit zu erreichen.
Riser -Dabei handelt es sich um ein Reservoir für geschmolzenes Metall im Gussteil, sodass heißes Metall in den Formhohlraum zurückfließen kann, wenn das Metallvolumen aufgrund der Erstarrung abnimmt
4. Verfahren zur Herstellung von Sandformen
Das Verfahren zur Herstellung einer typischen Sandform wird in den folgenden Schritten beschrieben
Zunächst wird eine Bodenplatte entweder auf die Formplattform oder auf den Boden gelegt, um die Oberfläche zu ebnen. Der Schleppformkolben wird kopfüber auf dem Bodenbrett gehalten, zusammen mit dem Schleppteil des Musters in der Mitte des Kolbens auf dem Brett. Zwischen dem Modell und den Wänden des Kolbens sollte ein ausreichender Abstand vorhanden sein, der in der Größenordnung von 50 bis 100 mm liegen sollte. Trockener Verblendsand wird über die Platte und das Muster gestreut, um eine nicht klebende Schicht zu bilden. Nun wird frisch aufbereiteter Formsand der erforderlichen Qualität in einer Dicke von 30 bis 50 mm in die Schleppe und auf das Modell gegossen. Der Rest des Schleppkolbens wird vollständig mit dem Stützsand gefüllt und gleichmäßig gerammt, um den Sand zu verdichten. Das Stampfen des Sandes sollte richtig erfolgen, damit er nicht zu fest verdichtet wird, was das Entweichen von Gasen erschwert, und auch nicht zu locker, sodass die Form nicht ausreichend fest ist. Nach Abschluss des Stampfvorgangs wird der überschüssige Sand im Behälter mit einem Flacheisen vollständig bis auf Höhe der Behälterränder abgekratzt.
Jetzt werden mit einem Entlüftungsdraht, einem Draht mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm und einem spitzen Ende, Entlüftungslöcher in den Kolben bis zur gesamten Tiefe des Kolbens sowie in das Muster eingebracht, um die Entfernung von Gasen während der Erstarrung des Gussstücks zu erleichtern. Damit ist die Vorbereitung des Drags abgeschlossen.
Der fertige Ziehkolben wird nun auf die Bodenplatte gerollt, wodurch das Muster freigelegt wird, wie auf dem Foto gezeigt. Mit einem Slick werden die Sandkanten rund um das Muster ausgebessert und die Oberkante des Musters über das Schleppmuster gelegt und mit Hilfe von Passstiften ausgerichtet. Der Oberkasten oben auf der Bremse wird mit Hilfe der Stifte wieder ausgerichtet. Der trockene Trennsand wird über die gesamte Schleppe und das Muster gestreut
In einem geringen Abstand von etwa 50 mm vom Modell befindet sich ein Angussstift zur Herstellung des Angusskanals. Außerdem wird der Steigungsstift bei Bedarf an einem geeigneten Ort aufbewahrt und frisch zubereiteter Formsand, der dem des Schleppers ähnelt, wird zusammen mit dem Stützsand aufgestreut. Der Sand wird gründlich gerammt, überschüssiger Sand abgekratzt und überall in der Oberkante wie in der Schleppe werden Entlüftungslöcher angebracht.
Der Angussstift und der E-Riser-Stift werden vorsichtig aus dem Kolben herausgezogen. Später wird das Gießbecken nahe der Oberseite des Angusses eingeschnitten. Der Oberkasten wird von der Bremse getrennt und jeglicher loser Sand an der Schnittstelle zwischen Oberkasten und Bremse der Bremse wird mit Hilfe eines Blasebalgs weggeblasen. Nun werden die Oberkasten- und Ziehmodellhälften herausgezogen, indem die Ziehdorne verwendet und das Modell rundherum geklopft werden, um den Formhohlraum leicht zu vergrößern, so dass die Formwände nicht durch das herausziehende Modell beschädigt werden. Die Angusskanäle und Anschnitte werden sorgfältig in die Form geschnitten, ohne die Form zu beschädigen. Überschüssiger oder loser Sand, der sich in den Angusskanälen und im Formhohlraum befindet, wird mit dem Blasebalg weggeblasen. Nun wird der Vorsatzsand in Form einer Paste auf den gesamten Formhohlraum und die Angusskanäle aufgetragen, was dem fertigen Gussstück eine gute Oberflächenbeschaffenheit verleiht.
Mithilfe eines Kernkastens wird ein trockener Sandkern vorbereitet. Nach dem richtigen Backen wird es wie auf dem Foto gezeigt in den Formhohlraum gelegt. Der Oberkörper wird wieder auf die Bremse gesetzt, wobei die Ausrichtung der beiden mithilfe der Stifte sichergestellt wird. Auf dem Oberkasten wird ein geeignetes Gewicht gehalten, um die nach oben gerichtete metallostatische Kraft während des Gießens von geschmolzenem Metall auszugleichen. Die Form ist nun, wie auf dem Foto gezeigt, zum Ausgießen bereit.
